ОП.04. Гидравлика

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «НИЖЕГОРОДСКИЙ ТЕХНИКУМ ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВА»  РАБОЧАЯ ПРОГРАММА  Учебной дисциплины ОП.04. Гидравлика  Для специальности 08.02.04 Водоснабжение и водоотведение Нижний Новгород 2017 г. РАССМОТРЕНО на заседании методической комиссии   технического профиля  Председатель комиссии ___________   /С.М. Чернышова / протокол № _____ от «___» _________ 2017г.  УТВЕРЖДАЮ Заместитель директора по учебно­производственной работе    _______________О.Н. Старшинова _________________________2017г. Рабочая   программа   дисциплины   разработана   на   основе   федерального   государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по  специальности 08.02.04   Водоснабжение   и   водоотведение,  для   профессиональной   образовательной организации подготовки квалифицированных рабочих, служащих. Организация­разработчик: ГБОУ   СПО   «Нижегородский   техникум   городского   хозяйства   и   предпринимательства»   г. Нижний Новгород. Разработчик:   Петрова   Н.М.   ­преподаватель.   ГБПОУ   СПО   «Нижегородский   техникум городского хозяйства и предпринимательства» г. Нижний Новгород СОДЕРЖАНИЕ 1. ПАСПОРТ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 3. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 4. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ  ДИСЦИПЛИНЫ стр. 5 6 14 15 1  ПАСПОРТ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ОП.04. Гидравлика 1.1. Область применения программы Рабочая   программа   учебной   дисциплины   является   частью   программы   подготовки специалиста   среднего   звена   (ППССЗ)   в   соответствии   с   ФГОС   по   специальности  08.02.04 Водоснабжение и водоотведение  Рабочая программа учебной дисциплины может быть использована  в дополнительном профессиональном образовании (в программах повышения квалификации и переподготовки) по профессиям: 14571 Монтажник наружных трубопроводов 14621 Монтажник санитарно­технических систем и оборудования 18492 Слесарь по изготовлению узлов и деталей технологических  трубопроводов 18560 Слесарь­сантехник 19756 Электрогазосварщик 1.2. Место дисциплины в структуре ППССЗ:  Дисциплина   «Гидравлика»   входит   в   профессиональный   цикл   ОП.ОО Общепрофессиональные дисциплин. 1.3. Цели и задачи дисциплины – требования к результатам освоения дисциплины: В результате освоения дисциплины обучающийся должен уметь: определять гидростатическое давление; определять режимы движения жидкостей, их виды и характеристики;    производить гидравлические расчеты напорных и безнапорных трубопроводов; В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать: основы гидростатики и гидродинамики;  виды гидравлических сопротивлений; режимы движения жидкостей;     движение жидкостей в открытых руслах;  движение грунтовых вод;  движение жидкости в напорных трубопроводах;   истечение жидкостей из отверстия и насадок  безнапорное движение в каналах и трубах; 1.4. Количество часов на освоение рабочей программы дисциплины:  максимальной учебной нагрузки обучающегося _105 часов, в том числе:  обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося 70 часов;  самостоятельной работы обучающегося 35 часов. 2  СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 2.1. Объем учебной дисциплины и виды учебной работы Вид учебной работы Объем часов Максимальная учебная нагрузка (всего) Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)  в том числе:  лабораторные занятия  практические занятия  Дифференцированный зачет Самостоятельная работа обучающегося (всего) Итоговая аттестация в форме –                                                   дифференцированный   зачет  10 8 2 35 105 70 Наименование разделов и тем 1 Тема 1.1. Основы гидростатики 2.2. Тематический план и содержание учебной дисциплины ОП 04. Гидравлика Содержание учебного материала, лабораторные и практические работы, самостоятельная работа обучающихся Объем часов Уровень освоения Раздел 1. Физические свойства жидкости. 2 Содержание  Физические свойства жидкостей: плотность, удельный вес. удельный объем, зависимость между ними, сжимаемость, вязкость и единицы их измерения. Понятие об идеальной и реальной жидкостях. Силы, действующие внутри покоящейся жидкости. Гидростатическое давление в точке, его свойства, единицы измерения. Свободная поверхность и поверхность равного давления. Основное уравнение гидростатики.  Абсолютное   и   манометрическое   давление.   Физическая   сущность   и   графическое   представление основного   уравнения   гидростатики.   Напоры.   Приборы   для   измерения   давления.   Закон   Паскаля. Гидравлический пресс. Сила гидростатического давления на различные поверхности. Центр давления. Расчет   его   координат.   Гидростатический   парадокс.   Сила   гидростатического   давления   на цилиндрическую поверхность. Закон Архимеда. Плавание тел и их устойчивость. Единицы измерения давления   в   системе   СИ.   Примеры   составления   уравнения   равновесия   жидкости   и   определение давления в сосуде. Лабораторные работы  Определение величины гидростатического давления, напора, сил, действующих на различные  поверхности. Практические занятия Составление уравнений равновесия жидкости, определение давления жидкости в сосуде, определение  силы давления на плоские стенки. Самостоятельная работа  Изучение области применения основных законов гидростатики на практике  по материалам  специальной литературы и сети Интернет.  Подготовка сообщений, презентаций по результатам  самостоятельной работы. 3 8 4 2 2 2 2 4 4    1  2  2  3 Раздел 2. Гидродинамика напорного движения Тема 2.1. Основы гидродинамики Содержание  Виды движения жидкости и потоки: установившееся и неустановившееся, равномерное и неравномерное,  напорное и безнапорное   Струи. Понятие об элементарной струйке и потоке. Характеристики потока жидкости: площадь  поперечного сечения, смоченный периметр русла, гидравлический радиус, расход (объемный, весовой,  массовый).  Эпюра скоростей в потоке и средняя скорость. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли для  элементарной струйки идеальной жидкости и для потока реальной жидкости  Геометрическая и энергетическая интерпретация уравнения Бернулли.  Гидравлический и пьезометрический уклоны.  Режимы движения жидкости. Критерий числа Рейнольдса и его критическое значение. Методика  определения гидравлических характеристик. Лабораторные работы Выполнение   замеров   полного   и   пьезометрического   напора   в   разных   сечениях   трубопровода, подсчет скоростного напора в сечениях и построенное диаграммы уравнения Бернулли. Выполнение замеров объема и времени наполнения бака и подсчет числа Рейнольдса.  характеризующего режим движения. Визуальное наблюдение за режимами движения. Определение  гидравлических характеристик потока: расхода, уклона, скорости, напора с использованием  основных уравнений гидродинамики.  Расчет гидравлического сопротивлений трубопровода. Самостоятельная работа  Изучение   области   применения   основных   законов   гидродинамики   по   материалам   специальной литературы   и   сети   Интернет.     Подготовка   сообщений,   презентаций   по   результатам самостоятельной работы. Содержание    42 12 2 2 2 2 2 2 2 7 6 1  2  3  1 10 Виды   и   причины   гидравлических   сопротивлений.   Структура   потока   при   ламинарном   и турбулентном   режимах   движения   жидкости.   Распределение   скоростей   в   поперечном   сечении потока при ламинарном и турбулентном режимах движения жидкости.  Понятие   о   гидравлических   гладких   п   гидравлических   шероховатых   трубах.   Формулы   для определения   потерь   напора   по   длине.   Графики   и   формулы   для   определения   коэффициента гидравлического трения Блазиуса. Альтшуля. Никурадзе. Шифринсона. Пуазейля). Виды местных сопротивлений. Формулы для расчета потерь напора на местные сопротивления. Графики, формулы, таблицы для определения коэффициента местного сопротивления. Взаимное влияние местных сопротивлений. Методика определения гидравлических сопротивлений. Практические занятия Определение погрешности между опытным и теоретическим значениями коэффициентов местного сопротивления. Определение коэффициентов гидравлического трения и местного сопротивления, используя формулы, таблицы, номограммы. Самостоятельная работа  Изучение области применения гидравлических сопротивлений и структуры потока жидкости по  материалам специальной литературы и сети Интернет.  Подготовка сообщений, презентаций по  результатам самостоятельной работы. Содержание  Виды отверстий. Понятия: «малое и большое отверстие», «совершенное и несовершенное сжатие струи».   Формулы   для   расчета   скорости   и   расхода   при   истечении   жидкости   из   отверстий   в атмосферу и под уровень. Коэффициенты сжатия, скорости, расхода и сопротивления. Понятие инверсии струи. Виды насадок. Понятие о «коротких» трубах. Истечение жидкости из насадок и «коротких» труб. Формулы для определения скорости и расхода жидкости при истечении из насадок и «коротких» труб, коэффициенты скорости и расхода для них. Предельные значения вакуума и напора для насадок н зависимость их от температуры жидкости. Истечение жидкостей из отверстий, насадок и «коротких» труб при переменном напоре (расчет времени опорожнения резервуара). 2 2 2 2 4 8 2 2 2 Тема 2.2. Гидравлические сопротивления Тема 2.3. Истечение жидкости из отверстий и насадок 2  3  11 Истечение   жидкостей   из   отверстий,   насадок   и   «коротких»   труб   в   закрытых   резервуарах,   где давление на поверхности жидкости отлично от атмосферного.  Лабораторные работы Определение коэффициентов расхода, скорости и сжатия при истечении жидкости через отверстия и насадки в атмосферу Самостоятельная работа  Изучение области применения истечения жидкостей из отверстий, насадок и «коротких» труб по  материалам специальной литературы и сети Интернет.  Подготовка сообщений, презентаций по  результатам самостоятельной работы. Содержание  Классификация   трубопроводов   по   назначению   и   конструкции.   Обобщенные   гидравлические параметры   для   расчета   трубопроводов.   Использование   таблиц   для   гидравлического   расчета водопроводных труб. Методы гидравлического расчета. Гидравлический расчет простого и сложного трубопровода (тупиковый, кольцевой, непрерывной  раздачи расхода по длине). Методика расчета.  Сифонные трубопроводы. Кавитация. Гидравлический удар в трубопроводах и меры борьбы с ним. Практические занятия Гидравлический расчет тупикового трубопровода. Гидравлический расчет трубопровода  непрерывной раздачи Самостоятельная работа  Изучение области применения гидравлического расчета простого и сложного трубопровода  (тупиковый, кольцевой, непрерывной раздачи расхода по длине)по материалам специальной  литературы и сети Интернет.  Подготовка сообщений, презентаций по результатам  самостоятельной работы. Раздел   3.   Гидродинамика   безнапорного движения. 2 2 5 6 2 2 2 2 5 20 Тема 2.4. Движение жидкости в напорных трубопроводах 2  3  1   2  3   12 Содержание  Формы и гидравлические характеристики поперечных сечений канатов. Основные формулы для  гидравлического расчета каналов при равномерном движении. Коэффициент Шези и формулы для  его определения. Основные типы задач при гидравлическом расчете каналов.  Гидравлически наивыгоднейшее поперечное сечение канала. Неразмывающие и незаиливающие  скорости движения воды в каналах. Методы гидравлического расчета самотечных труб с  использованием таблиц и графиков. Методика расчета. Лабораторные работы Определение степени наполнения, скорости движения при заданном диаметре и уклоне с  использованием справочной литературы, самотечных труб Самостоятельная работа  Изучение области применения гидравлического расчета самотечных труб по материалам  специальной литературы и сети Интернет.  Подготовка сообщений, презентаций по результатам  самостоятельной работы. Содержание  Основные понятия и определения. Удельная энергия сечения, критическая глубина и уклон русла.  Спокойные и бурные потоки. Формы свободной поверхности потока в открытых призматических  руслах. Гидравлический прыжок. Виды гидравлического прыжка.  Самостоятельная работа  Изучение области применения свойств гидравлического прыжка, зависимости критической  глубины от уклона русла по материалам специальной литературы и сети Интернет.  Подготовка  сообщений, презентаций по результатам самостоятельной работы. Содержание  Классификация водосливов. Определение расхода жидкости через водосливы. Коэффициенты  расхода, бокового сжатия и подтопления водосливов. Водосливы как водомерные устройства.  Применение водосливов в системах водоснабжения и канализации Лабораторные работы  4 2 2 2 3 4 2 2 2 Тема 3.1. Безнапорное равномерное движение жидкости в каналах и трубах Тема 3.2. Неравномерное движение жидкости   в открытых руслах Тема 3.3. Истечение жидкости через водосливы 1  2  3  1 3  1  2 13 Тема 3.4. Струйные и слоистые течения. Относительное движение жидкости и тела Тема 3.5. Движение грунтовых вод Определение расхода жидкости через водосливы Самостоятельная работа  Изучение области применения водосливов как водомерных устройства, применение водосливов в  системах водоснабжения и канализации по материалам специальной литературы и сети Интернет.   Подготовка сообщений, презентаций по результатам самостоятельной работы. Содержание  Струйные, слоистые и пленочные течения при водоподготовке и водоотведении. Основные  закономерности движения свободных затопленных струй. Основы гидравлического расчета  струйных водовыпусков. Относительное движение жидкости и тел при очистке сточных вод: осаждение частиц и всплытие  воздушных пузырьков в покоящейся жидкости, движение частиц в потоке. Гидравлическая  крупность частиц. Влияние формы частиц и тел на их гидродинамическое сопротивление. Скорость массового осаждения зернистой взвеси. Хлопьеобразование и скорость осаждения хлопьев. Самостоятельная работа  Изучение области применения струйных, слоистых и пленочных течений в системах  водоснабжения и водоотведения,  по материалам специальной литературы и сети Интернет.   Подготовка сообщений, презентаций по результатам самостоятельной работы. Содержание  Движение жидкости в пористой среде. Водопроницаемость грунтов. Закон ламинарной  фильтрации. Коэффициент фильтрации грунта и его зависимость от характеристик грунта. Ско­ рость движения и расход фильтрационного потока. Безнапорное и напорное движение грунтовых  вод. Равномерное и неравномерное движение грунтового потока. Сущность расчета притока воды к одиночным скважинам, колодцам. Практические занятия Расчет дебита скважин, колодцев. Самостоятельная работа  2 2 1 2 2 2  3  1  3  1 2  3  14 Изучение области применения движения жидкости в пористой среде в системах водоснабжения и  водоотведения, по материалам специальной литературы и сети Интернет.  Подготовка сообщений,  презентаций по результатам самостоятельной работы. Дифференцированный зачет  Всего  2 70 15 3  УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 3.1. Требования к минимальному материально­техническому обеспечению Реализация программы дисциплины требует наличия  учебного кабинета «гидравлики»;  лаборатории «гидравлики». Оборудование учебного кабинета:  ­ посадочные места по количеству обучающихся; ­ автоматизированное рабочее место преподавателя; ­ ЖК­панель (проектор) для демонстрации учебного материала. ­ наглядные пособия, образцы конструкционных материалов; ­ лабораторные установки. Технические средства обучения: ­ компьютер с лицензионным программным обеспечением. Оборудование лаборатории и рабочих мест лаборатории:  1. Стенд «Гидродинамика» 2. Лаборатория «Капелька» 3.2 Информационное обеспечение обучения Перечень   рекомендуемых   учебных   изданий,   Интернет­ресурсов,   дополнительной литературы Основные источники: _ 1. Брюханов О.Н., Мелик­Аракелян А.Т, Коробко В.И., «Основы гидравлики и  теплотехники». Учебник.  Академия, 2011 Дополнительные источники 1. Шевелев Ф.А.. Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных. пластмассовых и стеклянных водопроводных труб. ­ М.: Стройиздат. 1984 2. А.А.Лукиных. Н.А.Лукиных. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле Н.Н. Павловского. ­ М. Стройиздат. 1987 Интернет­ресурсы www.fizika.ru,  www.combienergy.ru 4. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Результаты обучения (освоенные умения, усвоенные знания) Умения: ­ ­ ­ определять гидростатическое давление;   определять движения   жидкостей, виды и характеристики; режимы   их производить гидравлические расчеты   напорных   и безнапорных трубопроводов; Знания: ­ ­ ­ ­ основы   гидростатики   и гидродинамики;  виды сопротивлений;   гидравлических режимы жидкостей;   движения Формы и методы контроля и оценки результатов обучения  Форма контроля: оценка на практических и лабораторных занятиях.  Метод контроля:  наблюдение  защита практической и лабораторной работы Форма  оценки:  умеет – не умеет Форма контроля: оценка на практических и лабораторных занятиях.  Метод контроля:  наблюдение  защита практической и лабораторной работы  Форма оценки:  умеет – не умеет Форма контроля: оценка на практических и лабораторных занятиях.  Метод контроля:  наблюдение  защита практической и лабораторной работы  Форма оценки:  умеет – не умеет Форма контроля: оценка на практических и лабораторных занятиях.  Метод контроля:  наблюдение  защита практической и лабораторной работы  Форма оценки:  знает – не знает Форма контроля: оценка на практических и лабораторных занятиях.  Метод контроля:  наблюдение  защита практической и лабораторной работы  Форма оценки:  знает – не знает  Форма контроля: оценка на практических и лабораторных занятиях.  Метод контроля:  наблюдение  защита практической и лабораторной работы  Форма оценки:  17 ­ движение   жидкостей   в открытых руслах; ­ движение грунтовых вод; ­ ­ ­ движение   жидкости   в напорных трубопроводах; безнапорное   движение   в каналах и трубах; истечение   жидкостей   из отверстия и насадок знает – не знает Форма контроля: оценка на практических и лабораторных занятиях.  Метод контроля:  наблюдение  защита практической и лабораторной работы Форма  оценки:  знает – не знает Форма контроля: оценка на практических и лабораторных занятиях.  Метод контроля:  наблюдение  защита практической и лабораторной работы Форма  оценки:  знает – не знает Форма контроля: оценка на практических и лабораторных занятиях.  Метод контроля:  наблюдение  защита практической и лабораторной работы Форма  оценки:  знает – не знает Форма контроля: оценка на практических и лабораторных занятиях.  Метод контроля:  наблюдение  защита практической и лабораторной работы Форма  оценки:  знает – не знает Форма контроля: оценка на практических и лабораторных занятиях.  Метод контроля:  наблюдение  защита практической и лабораторной работы  Форма оценки:  знает – не знает 18